Ответить на вопросы из упражнения 1

Ниже даны ответы на вопросы из упражнения 1. 1) Какие виды механической энергии обладают молекулы вещества вследствие своего движения? - translational (переносимый) кинетический энергии: энергия движения всего молекулы как единого тела, пропорциональна массе и скорости центра масс. Формула: E_trans = (1/2) M v_cm^2, где M — масса молекулы, v_cm — скорость центра масс. - rotational (вращательная) кинетическая энергия: энергия вращения молекулы вокруг осей, проходящих через центр масс. Формула в общем виде: E_rot = (1/2) I1 ω1^2 + (1/2) I2 ω2^2 + (1/2) I3 ω3^2, где Ii — моменты инерции по осям, ωi — угловые скорости. Для линейной молекулы вращение возможно только вокруг двух осей (третья ось параллельна срединному звену и т. д.). - vibrational (колебательная) энергия: энергия внутренних колебаний связей внутри молекулы (растяжения, изгибы и т. д.). Включает как кинетическую, так и потенциальную компоненты внутри молекулы. По простой модели – каждый колебательный режим имеет энергию (приближенно) E_vib ≈ (n_k + 1/2) ℏω_k, сумма по всем нормальным модам; при обычных температурах часть этой энергии можно оценивать как вклад к термодинамической энергии молекулы. Кратко: помимо движения центра масс, молекула может вращаться и колебаться внутри себя. Эти три типа энергии составляют механическую энергию молекулы, причём колебательная часть относится к внутренней энергий молекулы. 2) Какое тело обладает большей внутренней энергией: кусок льда при 0 °C или полученная из этого льда вода при 0 °C? - У внутренней энергии тела есть вклад от температуры и фазы. Чтобы лед превратить в воду при той же температуре 0 °C, требуется затратить скрытая энергия плавления (поглощение латентной теплоты плавления): Lf ≈ 333,5 кДж/кг. - Если масса одинаковая (м) и вы сравниваете лед при 0 °C и вода, полученная из этого льда при 0 °C, то вода имеет внутреннюю энергию больше ледяной на m · Lf. - Пример для одной килограммы: разница в внутренней энергии около 333,5 кДж. Значит, вода при 0 °C обладает большей внутренней энергией. Итого: - Внутренняя энергия воды (0 °C) больше внутренней энергии льда (0 °C) той же массы на примерно Lf · m.